桥梁工程产生裂缝的原因

李春艳

摘要：现代桥梁工程施工工艺的快速改进，各种管理手段的不断完善和加强，桥梁工程的内在施工质量已经有了长足的提高，外观质量已成为反映施工单位技术水平的最重要的一面，如何提高混凝土的外观质量、减少裂缝也成为建设单位、监理单位及施工单位要解决的重点问题。本文分析了桥梁工程产生裂缝的原因，提出了桥梁工程施工裂缝的控制措施。

关键词：桥梁工程;裂缝;原因;控制措施

前  言

随着公路建设的蓬勃发展选择合格的材料，并改进现浇混凝土的施工工艺，根据混凝土主要技术指标及现场条件，选择合适的水泥和集料，并严格控制水灰比，就可以有效地控制由于施工材料质量而引发的裂缝。

一、桥梁工程产生裂缝的原因

1.荷载引起的裂缝

1.1 弯曲裂缝。在混凝土梁上施加弯矩时，将产生弯曲裂缝。对受弯构件和压弯构件来说，弯曲裂缝首先出现在弯矩最大截面的混凝土受拉区梁板结构的正弯矩裂缝一般位于跨中，从底边开始向上发展，负弯矩裂缝位于连续或悬臂梁板的支座附近，自上向下发展。随着荷载的增大，裂缝宽度增大，长度延伸，缝数增多，裂缝区域逐渐向两侧发展。

1.2 剪切裂缝。剪切裂缝也称斜裂缝。首先发生在剪应力最大的部位。对受弯构件和压弯构件，往往发生于支座附近，由下部开始，沿着与轴线成25°-50°左右的角度裂开。随着荷载增大，裂缝长度将不断增长并向受压区发展，裂缝数不断增多并分叉，裂缝区也逐渐向跨中方向扩大。

1.3 断开裂缝。钢筋混凝土构件受拉时，进入整个截面的裂缝称为断开裂缝。受拉构件在荷载作用下产生的裂缝均沿正截面开裂，裂缝间距有一定规律。受拉构件在内力较小时，混凝土和钢筋均匀承受拉力，随着内力增大，混凝土内拉应力达到其受拉极限，产生裂缝并退出工作，但裂缝宽度小于规定限值，全部拉力由钢筋承担，这是允许出现裂缝的构件的工作状态。荷载继续增大，钢筋应力达到屈服极限，钢筋伸长率较大，裂缝很宽，超过设计规范允许宽度的许多倍，这是多为使用所不允许的或构件将接近破坏的状态。

1.4 扭曲裂缝。混凝土构件受扭转与弯曲同时作用而产生的裂缝称为扭曲裂缝。该裂缝一般呈45°傾斜方向。钢筋混凝土构件在扭曲作用下，产生的裂缝一般有许多条，裂缝出现后混凝土保护层剥落，扭曲产生的扭矩改由钢筋承担，直至钢筋滑动时构件完全破坏。

1.5 局部应力引起的裂缝。局部应力引起的裂缝主要表现在墩台支座受到较大局部压力、构件突然受到冲击荷载、位于构件角隅处等。

1.6 在施工阶段，不要不加限制地堆放施工机具、材料;在不了解预制结构受力特点情况下，不要随意翻身、起吊、运输、安装;要严格按设计图纸施工，不得擅自更改结构施工顺序;另外，还要对结构做施工机具振动等条件下的疲劳强度验算等。

2.温度变化引起的裂缝

混凝土具有热胀冷缩的性质，当外部环境或结构内部温度发生变化时，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些大跨径桥梁中，温度应力可以达到甚至超出活载应力。温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化的主要因素有年温差、日照、骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当等。日照和下述骤然降温是导致结构温度裂缝的最常见原因。

3.收缩引起的裂缝

在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩。

3.1 塑性收缩

发生在施工过程中、混凝土浇筑后4～5小时左右，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，因此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。为减小混凝土塑性收缩，施工时应控制水灰比，避免过长时间的搅拌，下料不宜太快，振捣要密实，竖向变截面处宜分层浇筑。

3.2 缩水收缩（干缩）

混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩（干缩）因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。

3.3 自生收缩

自生收缩是混凝土在硬化过程中，水泥与水发生水化反应，这种收缩与外界湿度无关，且可以是正的（即收缩，如普通硅酸盐水泥混凝土），也可以是负的（即膨胀，如矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土）。

3.4 炭化收缩

大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。炭化收缩只有在湿度50%左右才能发生，且随二氧化碳的浓度的增加而加快。

4.施工工艺质量引发的裂缝

裂缝宽度因产生的原因而异，比较常见的有八种：一是混凝土保护层过厚，或乱踩已绑扎的上层钢筋，使承受负弯矩的受力筋保护层加厚，导致构件的有效高度减小，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。二是混凝土振捣不密实、不均匀，出现蜂窝麻面、空洞。三是混凝土浇筑过快，混凝土流动性较低，在硬化前因混凝土沉实不足，硬化后沉实过大，容易在浇筑数小时后发生裂缝，即塑性收缩裂缝。四是混凝土搅拌运输时间过长，使水分蒸发过快，引起混凝土坍落度过低，使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。五是混凝土初期养护时急剧干燥，使得混凝土与大气接触的表面出现不规则的收缩裂缝。六是混凝土分层或分段浇筑时，接头部位处理不好，易在新老混凝土和施工缝之间出现裂缝。七是施工时拆模过早，混凝土强度不足，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。八是施工时模板刚度不足，在浇筑混凝土时，由于侧向压力的作用使得模板变形，产生与模板变形一致的裂缝。

二、桥梁工程施工裂缝的控制措施

1.结构性裂缝的控制措施

在条件许可的情况下，设计单位应尽量少用或不用非预应力结构。预应力结构锚垫板、螺旋筋的埋设必须符合设计图纸要求。在此基础上，锚垫板后应增设4根（12以上的纵向撑筋），纵向撑筋前端顶牢锚垫板，后端与钢筋骨架相连，锚垫板后布筋较密，混凝土振捣必须密实。张拉时，混凝土必须达到设计或规范规定的张拉强度，且混凝土试块要做到同体养护。钢筋混凝土现浇连续箱梁支架拆除时首先要弄清其设计受力体系，并从一开始进行详细的落架程序设计。

2.非结构性裂缝控制措施

防止塑性沉降裂缝的措施有基础处理、支架搭设进行科学设计、严格施工，对支架进行全面积预压以消除非弹性变形;混凝土中加减水剂减少混凝土泌水，确保混凝土保护层厚度、混凝土施工时进行二次抹面。

防止塑性收缩裂缝的措施有加强早期混凝土养护以降低混凝土中水份蒸发速率，方法是结构外露面覆盖麻袋、海绵等浇水湿治养护。防止温差裂缝的措施有合理安排混凝土浇注顺序及浇筑速度，在混凝土浇注的过程中消除部分温差。夏季施工时骨料要洒水降温，冬季施工时混凝土表面应覆盖保温。防止干缩裂缝的措施有设计部门布设足够的控制裂缝的分布筋，施工配合比设计时减小水灰比，尽量增加骨料用量。增大骨料粒径，施工完成后加强混凝土的湿治养护。防止龟裂的措施有配合比设计时水泥用量不宜过多，振捣要密实而不过振，混凝土表面泌水及浮浆要及时清除并注意及时养护。

参考文献：

[1]司超.混凝土桥梁常见裂缝的成因分析及主要工程措施[J].民营科技，2009，（05）.

[2]李文山.浅析钢筋混凝土桥梁裂缝的原因与防治[J].民营科技，2008，（12）.

[3]李世慧，陈朵朵.株洲红旗立交桥大体积混凝土温度裂缝的控制[J].广东科技，2009，（08）.

[4]安庆华.砌体结构裂缝的控制措施[J].内江科技，2010，（09）.